四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层

Question

四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1．
（1）Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是______、______； 杂化轨道分别是______、______；a分子的立体结构是______．
（2）Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是______晶体、______晶体：
（3）X的氧化物与Y的氧化物中，分子极性较小的是（填分子式）______；
（4）Y与Z比较，电负性较大的______，W元素+2价离子的核外电子排布式是______．

Answer 1

Y原子的L层p轨道中有2个电子，其核外电子排布式为1s²2s²2p²，则Y为碳元素；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1，含有d轨道处于第四周期，最外层电子数为3，d轨道电子数为10，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，故W为锌元素；Z与Y原子的价电子数相同，最外层为四个电子且均位于元素周期表的前四周期，原子序数小于Zn，则Z为硅元素；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1，所以其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，为30号锌元素；四元素核电荷数之和为51，故X原子核电荷数=51-30-6-14=1，则X为氢元素，
（1）C与Si可分别与H形成只含一个中心原子的共价化合物CH₄、SiH₄，所以a是CH₄，b为SiH₄，甲烷、硅烷分子中C、Si原子都形成4个σ键不含孤电子对，所以C、Si原子都是采取sp³杂化，甲烷分子是正四面体构型，故答案为：CH₄；SiH₄；sp³；sp³；正四面体；
（2）Y元素最高价氧化物为二氧化碳，晶体类型为分子晶体，Z的最高价氧化物是二氧化硅，二氧化碳是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，故答案为：分子；原子；
（3）X的氧化物是水，Y的氧化物是二氧化碳，水是极性分子，二氧化碳是非极性分子，所以分子极性较小的是CO₂，故答案为：CO₂；
（4）碳和硅是同一主族元素，同一主族元素中元素的电负性随着原子序数的增大而减小，所以电负性较大的是C，W是Zn元素，锌原子失去最外层2个电子变成+2价阳离子，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案为：C；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．